光谱测量系统、多光谱相机及遥感监控系统的制作方法

本实用新型涉及森林监测领域，具体而言，涉及一种光谱测量系统、多光谱相机及遥感监控系统。

背景技术：

森林资源是一项非常重要的陆地生态资源，及时掌握森林资源现状和变化动态，有助于森林资源的管理和监督。森林病虫害会严重危害森林资源的健康发展。有效对森林病虫害监测，是森林病虫害防治体系的重要组成部分。传统的森林病虫害监测主要依赖地面人工调查、诱捕调查、利用雷达、视频监控设备等方式。

由于森林植物受到病虫害侵袭后，会导致林木的生长受到影响，进而使得林木的外貌发生变化(例如，叶片枯黄、叶片丧失、林木枯死等)。以“树流感”为例，其学名为“栎树猝死病”(Sudden Oak Death,SOD)，是由栎树猝死病菌引起的毁灭性的林木和观赏植物病害，能够在短时间内对树木造成致命伤害，包括枝干溃疡、枝叶枯萎，从侵入到症状表现只需三四周。随着遥感技术在森林监测领域的普及，相关技术中已经有很多通过卫星或航空遥感平台获取森林的遥感图像，进而根据其图像变化来获取森林的斑块动态变化的方案，但是，目前国内外尚没有针对森林病虫害监测的专门的航空遥感平台和相应的技术设备，尤其是针对“树流感”这种爆发和传播迅速、危害极其严重的林业病虫害的爆发风险诊断和指标要素测量。

针对上述现有技术中没有针对森林病虫害监测的航空遥感设备的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种光谱测量系统、多光谱相机及遥感监控系统，以至少解决现有技术中没有针对森林病虫害监测的航空遥感设备的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种光谱测量系统，包括：至少一个单通道镜头，搭建于无人机上，用于采集目标区域内目标对象的光谱数据，其中，每个单通道镜头用于采集一个预设波段范围的光谱数据；至少一个传感器，安装于每个单通道镜头上，用于检测对应的光谱数据的光谱信息，其中，光谱信息用于分析目标对象是否发生病虫害。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种多光谱相机，包括：至少一个单通道镜头，用于采集目标区域内目标对象的光谱数据，其中，每个单通道镜头用于采集一个预设波段范围的光谱数据；至少一个传感器，安装于每个单通道镜头上，用于检测对应的光谱数据的光谱信息，其中，光谱信息用于分析目标对象是否发生病虫害。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种遥感监控系统，包括：上述的多光谱相机；无人机，用于承载多光谱相机；导航装置，安装于无人机上，用于获取目标区域的坐标信息；触发装置，安装于无人机上，用于触发单通道镜头和导航装置同时工作，得到带有坐标信息的光谱数据。

在本实用新型实施例中，通过在无人机上设置的一个或多个用于采集预设波段范围的光谱数据的单通道镜头来采集目标区域内目标对象的光谱数据，并通过安装于每个单通道镜头上的传感器对该单通道镜头采集的预设波段范围内的光谱数据进行检测，得到该目标对象在预设波段范围内的光谱信息，以便根据该光谱信息确定该目标对象是否发生病虫害，达到了对森林病虫害进行航空遥感监测的目的，从而实现了提高监测效率的技术效果，进而解决了现有技术中没有针对森林病虫害监测的航空遥感设备的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的一种光谱测量系统示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种多光谱相机示意图；以及

图3是根据本实用新型实施例的一种遥感监控系统示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

实施例1

根据本实用新型实施例，提供了一种光谱测量系统实施例。

图1是根据本实用新型实施例的一种光谱测量系统示意图，如图1所示，该光谱测量系统包括：至少一个单通道镜头101(图1中示出了一个)和至少一个传感器103。

其中，至少一个单通道镜头101，搭建于无人机上，用于采集目标区域内目标对象的光谱数据，其中，每个单通道镜头用于采集一个预设波段范围的光谱数据；

至少一个传感器103，安装于每个单通道镜头上，用于检测对应的光谱数据的光谱信息，其中，光谱信息用于分析目标对象是否发生病虫害。

作为一种可选的实施例，上述目标对象可以是森林；上述无人机包括但不限于无人飞机、航空器、卫星等；上述单通道镜头可以是针对待检测的森林病虫害而研制的用于采集预设波段范围内的光谱数据的摄像装置；安装于每个单通道镜头上的传感器可以是一个或多个，用于检测每个单通道镜头采集到的预设波段内的光谱数据，得到对应的该预设波段内的光谱信息。

需要说明的是，植物受到病虫害侵袭，会导致植物在各个波段上的反射值发生变化，森林病虫害有很多种，其危害部位也不完全相同，例如，危害叶片、危害树干、危害树根等，但无论其危害的部位是哪种，最终都会导致植物的生长收到影响，使得森林的外貌发生变化(例如，叶片枯黄、叶片丧失、树木枯死等)。健康的森林树冠叶绿素较多，因而，在蓝光、红光波段吸收率较高，而在绿光、红外波段的反射率较高，而遭受病虫危害的森林由于失去了大量叶片或者叶片枯黄，使得其在蓝光、红光波段吸收率下降，而在绿光、红外波段的反射率也下降，从而使得森林在遭受病虫害前后的森林光谱发生变化。

由上可知，在本申请上述实施例中，通过在无人机上设置的一个或多个用于采集预设波段范围的光谱数据的单通道镜头来采集目标区域内目标对象的光谱数据，并通过安装于每个单通道镜头上的传感器对该单通道镜头采集的预设波段范围内的光谱数据进行检测得到该目标对象在预设波段范围内的光谱信息，以便根据该光谱信息确定该目标对象是否发生病虫害，达到了对森林病虫害进行航空遥感监测的目的，从而实现了提高监测效率的技术效果，进而解决了现有技术中没有针对森林病虫害监测的航空遥感设备的技术问题。

作为一种可选的实施例，上述单通道镜头可以包括：至少一个滤光片，安装于每个单通道镜头上，用于获取预设波段范围内的光谱数据。

可选地，上述预设波段范围包括如下至少之一：520nm～580nm、650nm～710nm、720nm～780nm、820nm～880nm。例如，当上述光谱测量系统采用至少一个单通道镜头的情况下，这至少一个单通道镜头采集光谱数据的波段范围可以分别是上述四个波段范围。

在一种可选的实施例中，上述光谱测量系统还可以包括：导航装置，安装于无人机上，用于获取目标区域的坐标信息；触发装置，安装于无人机上，用于触发单通道镜头和导航装置同时工作，以得到带有坐标信息的光谱数据。

可选地，导航装置可以是无人机的定位系统，在无人机为卫星的情况下，上述导航装置可以是卫星定位系统，包括但不限于GPS、北斗。

在上述实施例中，通过触发装置触发至少一个单通道镜头和导航装置同时工作，可以得到带有坐标信息的不同波段范围内的光谱数据，以便对不同地理区域的光谱数据进行分析，考虑地理差异导致的光谱数据差异，可以进一步提高检测的准确度。

在一种可选的实施例中，上述光谱测量系统还包括：至少一个偏振装置，设置于每个单通道镜头的外表面，用于确定光谱数据的偏振信息，其中，偏振信息用于对光谱信息进行矫正。

需要说明的是，由于无人机上的单通道镜头从不同的角度获取的光谱数据可能会存在差异，因而，通过设置在每个单通道镜头的外表面的偏振装置，可以确定该单通道镜头采集光谱数据时的角度信息，进而根据该角度信息来对该单通道镜头采集的光谱数据进行矫正，可以减小误差，提高准确度。

实施例2

根据本实用新型实施例，还提供了一种多光谱相机实施例，应用于无人机上，图2是根据本实用新型实施例的一种多光谱相机示意图，如图2所示，该多光谱相机20包括：至少一个单通道镜头101和至少一个传感器103。

其中，至少一个单通道镜头101，用于采集目标区域内目标对象的光谱数据，其中，每个单通道镜头用于采集一个预设波段范围的光谱数据；

至少一个传感器103，安装于每个单通道镜头上，用于检测对应的光谱数据的光谱信息，其中，光谱信息用于分析目标对象是否发生病虫害。

需要说明的是，上述多光谱相机上的单通道镜头包括但不限于四个，可以是一个、二个、三个、或者更多，此处仅为示例。

由上可知，在本申请上述实施例中，通过安装在无人机上的多光谱相机中四个用于采集预设波段范围的光谱数据的单通道镜头来采集目标区域内目标对象四个波段范围内的光谱数据，并通过安装于每个单通道镜头上的传感器对该单通道镜头采集的对应的预设波段范围内的光谱数据进行检测得到该目标对象在该预设波段范围内的光谱信息，以便根据该光谱信息确定该目标对象是否发生病虫害，达到了对森林病虫害进行航空遥感监测的目的，从而实现了提高监测效率的技术效果，进而解决了现有技术中没有针对森林病虫害监测的航空遥感设备的技术问题。

在一种可选的实施例中，上述多光谱相机还包括：至少一个滤光片105，安装于每个单通道镜头上，用于获取预设波段范围内的光谱数据。

可选地，在上述多光谱相机包括四个单通道镜头的情况下，这四个单通道镜头对应的预设波段范围的中心波长分别为：550nm、680、750nm、950nm。

在一种可选的实施例中，上述多光谱相机还包括：至少一个偏振片107，设置于每个单通道镜头的外表面，用于确定光谱数据的偏振信息，其中，偏振信息用于对光谱信息进行矫正。

作为一种优选的实施例，上述多光谱相机的参数可以如表1所示。

表1多光谱相机的参数

实施例3

根据本实用新型实施例，还提供了一种遥感监控系统实施例，图3是根据本实用新型实施例的一种遥感监控系统示意图，如图3所示，该遥感监控系统10包括：实施例2中任意一项可选的多光谱相机20、无人机30、导航装置40和触发装置50。

其中，无人机30，用于承载多光谱相机20；

导航装置40，安装于无人机30上，用于获取目标区域的坐标信息；

触发装置50，安装于无人机30上，用于触发单通道镜头和导航装置同时工作，以得到带有坐标信息的光谱数据。

由上可知，在本申请上述实施例中，通过安装在无人机30上的多光谱相机20采集目标区域内目标对象四个波段范围内带有坐标信息的光谱数据，并通过多光谱相机20对该多光谱相机20采集的每个预设波段范围内的光谱数据进行检测得到该目标对象在每个预设波段范围内的光谱信息，以便根据该光谱信息确定该目标对象是否发生病虫害，达到了对森林病虫害进行航空遥感监测的目的，从而实现了提高监测效率的技术效果，进而解决了现有技术中没有针对森林病虫害监测的航空遥感设备的技术问题。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。